具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組，其特征在于，包括：外箱體組件、內(nèi)箱體組件、外置壓力補(bǔ)償器、鋰電池；所述外箱體組件包括外箱體及外箱體上面設(shè)置的密封圈和上蓋；所述外箱體內(nèi)設(shè)有內(nèi)箱體組件，所述內(nèi)箱體組件包括內(nèi)箱體、電池管理系統(tǒng)、以及內(nèi)箱體設(shè)有的電池卡槽；所述單體鋰電池安裝在間隔距離相等的電池卡槽內(nèi)；所述外置壓力補(bǔ)償器通過(guò)輸油軟管與外箱體相連。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有電池技術(shù)與性能的不足，提供一種長(zhǎng)壽命、高能量、安裝方式靈活，有效載荷大，維護(hù)方便，可在任意水深下工作的新型鋰電池組。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]深潛器、深海救生裝備、石油鉆探裝備等，通常需要在數(shù)百米、乃至數(shù)千米的深海壓力環(huán)境下工作。隨著下潛深度的增加，電池組所受外壓力也相應(yīng)加大。依傳統(tǒng)的做法，采取增加殼體材料厚度來(lái)保證箱體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此法雖然解決了耐壓強(qiáng)度問(wèn)題，但卻增加了蓄電池箱體的重量，大幅減少了潛器的有效載荷。
[0003]此前，水下裝備電源大都使用銀鋅二次電池，其使用壽命僅30余次，且存在使用維護(hù)成本高、不可大傾角使用等缺陷。近年來(lái)，由于鋰離子電池具有比功率高、比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好、工作溫度范圍寬、環(huán)境適應(yīng)性好(耐高溫、高濕、高鹽環(huán)境)、易維護(hù)、安裝與使用位置不受限制、任意形狀尺寸等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前最有應(yīng)用前景的水下工作能源。
[0004]直壓式電池(即:直接將電池或電池組封死在樹(shù)脂膠內(nèi)):一方面，一旦電池組中某個(gè)單體電池或電路出現(xiàn)故障時(shí)，存在不能維修的問(wèn)題，只能整組報(bào)廢。另一方面，當(dāng)電池組中串并聯(lián)數(shù)量多或電池外形尺寸大時(shí)，各電池之間的空隙沒(méi)辦法徹底解決；在受壓時(shí)，因空隙的存在，極易造成電池組損壞，可靠性很差。
[0005]由于種種原因，一些深潛器裝備的安裝空間有限制，要求電池組具有靈活的安裝方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有電池技術(shù)與性能的不足，提供一種長(zhǎng)壽命、高能量、安裝方式靈活，有效載荷大，維護(hù)方便，可在任意水深下工作的新型鋰電池組。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0008]一種具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組，其特征在于，包括:外箱體組件、內(nèi)箱體組件、外置壓力補(bǔ)償器、鋰電池；所述外箱體組件包括外箱體及外箱體上面設(shè)置的密封圈和上蓋；所述外箱體內(nèi)設(shè)有內(nèi)箱體組件，所述內(nèi)箱體組件是由內(nèi)箱體、電池管理系統(tǒng)、以及內(nèi)箱體設(shè)有的電池卡槽；所述單體鋰電池安裝在間隔距離相等的電池卡槽內(nèi)；所述外置壓力補(bǔ)償器通過(guò)輸油軟管與外箱體相連；
[0009]所述的外置壓力補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)為:將補(bǔ)償皮囊置于圓柱形外殼內(nèi)，所述的圓柱形外殼一端通過(guò)輸油軟管與外箱體相連，另一端設(shè)有導(dǎo)桿出入孔，并且所述導(dǎo)桿一端固定連接補(bǔ)償皮囊，導(dǎo)桿另一端自由伸出，在圓柱形外殼內(nèi)的導(dǎo)桿上外套有彈簧，圓柱形外殼上還設(shè)有進(jìn)水孔。
[0010]再進(jìn)一步，所述電池管理系統(tǒng)工作時(shí)直接浸泡在壓力油中。由耐壓耐油電子器件制作而成。主從控模塊米用一體化結(jié)構(gòu)(即主從控模塊布在同一電路板上)，同一組電池組內(nèi)設(shè)置2個(gè)管理系統(tǒng)，實(shí)行雙路同時(shí)采集，互為備用。具有在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組總電壓、總電流、容量、各單體電池溫度與鼓脹狀態(tài)及故障診斷、早期預(yù)警與控制功能。[0011]更進(jìn)一步，具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的新型鋰電池組，還包括:進(jìn)水傳感器，所述進(jìn)水傳感器安裝在外箱體內(nèi)易損壞進(jìn)水部位，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水報(bào)警功能。
[0012]更進(jìn)一步，所述保險(xiǎn)絲設(shè)置在總電路中，當(dāng)電池組產(chǎn)生過(guò)流時(shí)，提供二級(jí)保護(hù)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0014]1.摒棄了傳統(tǒng)箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，采用補(bǔ)償壓力裝置，有效載荷提高40%以上。
[0015]2.提高了蓄電池組的循環(huán)使用壽命和體積比能量，大幅延長(zhǎng)了深潛設(shè)備的續(xù)航能力。
[0016]3.電池組安裝方式靈活，維護(hù)方便，具有在任意水深下工作能力。
[0017]4.同一電池組內(nèi)設(shè)置兩電池管理系統(tǒng)，雙路同時(shí)采集，互為備用，有效的提高了電池組的安全性和可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為電池組外形構(gòu)造示意圖；
[0019]圖2為外箱體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為單體電池外形示意圖；
[0021]圖4為內(nèi)箱體結(jié)構(gòu)示意示意圖；
[0022]圖5為內(nèi)箱體組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為外置壓力補(bǔ)償器在未受壓時(shí)的狀態(tài)結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0024]圖7為外置壓力補(bǔ)償器在受壓后的狀態(tài)結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0025]圖示:1_外箱體，2-外置壓力補(bǔ)償器，3-水密接插件，4-單體電池，5-內(nèi)箱體，
6-電池管理系統(tǒng)，7-保險(xiǎn)絲，8-匯流條，9-補(bǔ)償皮囊，10-壓力油，11-輸油軟管。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]如圖1所示，所述外置壓力補(bǔ)償器2的補(bǔ)償量由外箱體I所液壓油10決定(通常取液壓油量的7%?10%)。通過(guò)輸油軟管與外殼體I相連，所述輸油軟管11為鑲嵌有金屬線的軟管，長(zhǎng)度根據(jù)需要設(shè)定。Ie為上蓋。
[0028]如圖2所示，所述外箱體I,其四個(gè)壁面及底面均采用金屬板焊接而成。側(cè)面設(shè)有水密接插件安裝座lc，加油閥Ia和外置壓力補(bǔ)償器2的接口安裝座lb。通過(guò)加油閥Ia往箱內(nèi)充注壓力油10或?qū)毫τ?0放出；箱內(nèi)還設(shè)有固定內(nèi)箱體組件的凸臺(tái)Id和壓板。
[0029]如圖3所示，所述單體電池4為聚合物材料體系的鋰離子電池，采用特殊生產(chǎn)工藝處理制成耐壓結(jié)構(gòu)。通過(guò)鉚接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述單體電池4與輸出極柱4b的連接。該鉚接結(jié)構(gòu)上下為連接片4c，中間為單體電池的極耳。鉚釘4a和極柱4b依次從連接片4c、極耳、連接片4c穿出后進(jìn)行鉚接。所述連接片4c、極柱4b均采用導(dǎo)電良好的紫銅材料制成。所述單體電池4安裝在間隔距離相等的所述電池卡槽5c內(nèi)。
[0030]如圖4所示，所述內(nèi)箱體5，其四個(gè)壁面及底面均采用金屬板焊接而成。所述電池卡槽5c用螺栓固定在其內(nèi)壁上；所述電池卡槽5c選用耐油塑膠材料制成，其上設(shè)間隔距離相等的凹槽。所述電池管理系統(tǒng)6、分流器和保險(xiǎn)絲7等固定座，均采用焊接方式焊接在內(nèi)箱體5的頂部。所述定位柱5d可根據(jù)與外箱體裝配時(shí)松緊度調(diào)整伸出長(zhǎng)度(本實(shí)施例配合間隙取0.5mm),以防止內(nèi)箱體5在使用過(guò)程中在外箱體I內(nèi)劇烈竄動(dòng)。
[0031]如圖5所示，所述單體電池4依次安裝在電池卡槽5c內(nèi)，所述電池管理系統(tǒng)6的溫度檢測(cè)線采用膠水粘貼在單體電池4的表面上，電壓檢測(cè)線則安裝所述單體電池4的極柱4b上。所有檢測(cè)線均需編號(hào)，在其連接完成后統(tǒng)一布放在線槽內(nèi)。使用匯流條8將若干單體鋰電池4的正負(fù)輸出極柱4b串并聯(lián)連接后，即完成電池組的電路連接。
[0032]如圖6所示，電池箱體I加滿(mǎn)壓力油10后，為了消除壓力油10中的氣泡在加壓初期引起的輕微補(bǔ)償滯后問(wèn)題，事先讓外箱體I內(nèi)的壓力油形成一定大小的預(yù)內(nèi)壓。為防止在加注壓力油過(guò)程中油壓過(guò)大及預(yù)壓力對(duì)補(bǔ)償皮囊9可能造成的損壞，在所述補(bǔ)償皮囊9的下部設(shè)置一個(gè)彈簧2a加以防護(hù)。
[0033]如圖7所示，當(dāng)深潛器的下潛時(shí)，電池組開(kāi)始受到水的壓力，海水通過(guò)外置壓力補(bǔ)償器2所設(shè)的進(jìn)水孔2b進(jìn)入，使補(bǔ)償皮囊9受壓，由于外箱體I為剛性體，較柔性材料制成的補(bǔ)償皮囊9易變形，受到海水壓力后，補(bǔ)償皮囊9率先于外箱體I開(kāi)始向內(nèi)凹陷。于是，外置壓力補(bǔ)償器2壓力油通過(guò)輸油軟管輸向箱體I內(nèi)，箱體I內(nèi)的壓力油體積被壓縮，進(jìn)而迫使內(nèi)壓增大；由此，箱體I的內(nèi)壓與外壓瞬間達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而實(shí)現(xiàn)壓力抵消與壓力補(bǔ)償之功能。當(dāng)深潛設(shè)備繼續(xù)下潛時(shí)，水壓隨水深增加而增大，剛才的平衡被打破，補(bǔ)償皮囊9又“感知”到水壓大于內(nèi)壓，于是，繼續(xù)向內(nèi)凹陷和輸油，由此，形成一個(gè)新的動(dòng)態(tài)平衡，如此循環(huán)與往復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償功能。
[0034]所述進(jìn)水傳感器由設(shè)置在線路板上的兩組感應(yīng)觸片組成，在每組感應(yīng)觸片的端部設(shè)有一根連接導(dǎo)線與箱體外的檢測(cè)電路相連；所述進(jìn)水傳感器安裝在外箱體內(nèi)易損壞進(jìn)水部位。兩組感應(yīng)觸片未進(jìn)水時(shí)呈開(kāi)路狀態(tài)(0FF)，進(jìn)水后呈導(dǎo)通狀態(tài)(0N)，由連接在箱體外的檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)水報(bào)警功能。
[0035]電池組的組合方法:
[0036]1.如圖5所示，將鉚接好的各單體鋰電池4，按照串并聯(lián)順序?qū)?yīng)安插在內(nèi)箱體5所設(shè)電池卡槽5c內(nèi)。將匯流條8依次與單體電池4的正負(fù)極柱4b進(jìn)行連接，放上螺母進(jìn)行緊固。
[0037]2.如圖5所示，將管理系統(tǒng)6與安裝板裝配，并固定在內(nèi)箱體5相應(yīng)位置上，并用螺釘鎖緊。
[0038]3.如圖5所示，所有檢測(cè)線均需編號(hào)，在其連接完成后統(tǒng)一布放在線槽內(nèi)。再將檢測(cè)線(電壓檢測(cè)線、溫度檢測(cè)線)與管理系統(tǒng)6相應(yīng)接口進(jìn)行連接。
[0039]4.如圖5所示，依次將管理系統(tǒng)6與水密插件3進(jìn)行連接，總正和總負(fù)電源線與分流器及水密插件3連接。
[0040]5.當(dāng)所有電氣線路與機(jī)械部件連接完成后，將內(nèi)箱組件5吊入外箱體I內(nèi)進(jìn)行組裝與固定。
[0041]6.依圖1所示，將輸油軟管11依次與外箱體I及外置壓力補(bǔ)償器2連接好。
[0042]7.開(kāi)始往外箱體I內(nèi)注入壓力油10，直至油位接近箱體I的頂部邊緣時(shí)，停止注油。然后，在外殼體I的上部依次放置密封圈、上蓋，用緊固螺栓鎖緊。
[0043]8.將加油泵輸油管與加油閥Ia連接后，再次打開(kāi)加油閥la，繼續(xù)向電池箱體I內(nèi)注入壓力油10，將內(nèi)部空氣排盡，直至外箱體I有一定預(yù)壓力時(shí)，關(guān)閉加油閥la，停止注油。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組，其特征在于，包括:外箱體組件、內(nèi)箱體組件、外置壓力補(bǔ)償器、鋰電池；所述外箱體組件包括外箱體及外箱體上面設(shè)置的密封圈和上蓋；所述外箱體內(nèi)設(shè)有內(nèi)箱體組件，所述內(nèi)箱體組件是由內(nèi)箱體、電池管理系統(tǒng)、以及內(nèi)箱體設(shè)有的電池卡槽；所述單體鋰電池安裝在間隔距離相等的電池卡槽內(nèi)；所述外置壓力補(bǔ)償器通過(guò)輸油軟管與外箱體相連； 所述的外置壓力補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)為:將補(bǔ)償皮囊置于圓柱形外殼內(nèi)，所述的圓柱形外殼一端通過(guò)輸油軟管與外箱體相連，另一端設(shè)有導(dǎo)桿出入孔，并且所述導(dǎo)桿一端固定連接補(bǔ)償皮囊，導(dǎo)桿另一端自由伸出，在圓柱形外殼內(nèi)的導(dǎo)桿上外套有彈簧，圓柱形外殼上還設(shè)有進(jìn)水孔。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)補(bǔ)償深水壓力功能的鋰電池組，其特征在于:所述電池組還包括進(jìn)水傳感器，設(shè)置在外箱體內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK103700793SQ201310729577
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】戴國(guó)群 申請(qǐng)人:北京神州遠(yuǎn)望科技有限公司